بخشی از مقاله
چکیده
مکانیزاسیون کشاورزی رویهای است که هدف آن بهینه کردن بهرهوری است. رشد کشاورزی منوط به مکانیزاسیون صحیح است و ارزیابی مقدار انرژی موردنیاز انواع سیستمهای مکانیزه یکی از ارکان پیادهسازی مکانیزاسیون میباشد برای اندازهگیری نیروهای وارد بر ادوات خاکورزیمعمولاً، از دینامومترهای انفرادی که از ابزار اندازهگیری نیرو هستند استفاده میشود ولی بروز خطاهای استاتیکی و دینامیکی در اینگونه روشهای اندازهگیری قابلتوجه میباشد. لذا امروزه، توصیه میگردد بجای سیستم چند دینامومتری از مبدل رینگهای حلقوی کشیده هشتوجهی استفاده شود.
در این مقاله سیستم اندازهگیری دینامومتر اتصال سهنقطه سه محوره شش درجه آزادی با مبدلهای هشتوجهی را بررسی کردیم که در محیط طراحی نرم-افزار Solidworks 2015 شبیهسازی شده سپس به محیط تحلیل انتقال یافته است. با واردکردن نیرو در نرمافزار، موقعیت کرنشسنجها را بر روی مبدلهای هشتوجهی پیدا شد. با نصب کرنشسنج در این نقاط میتوان نیروهای وارده از سه جهت به ادوات خاکورزی را به دست آورد.
مقدمه
مطالعه و تجزیه و تحلیل نیروهای وارد بر ادوات خاکورزی جهت تعیین توان کل موردنیاز بهمنظور تهیه تراکتور مناسب برای به کار گرفتن ادوات، برقراری اتصال صحیح ادوات با تراکتور طراحی ادوات ازنقطهنظر استحکام و مقاومت کافی و تعیین بهترین اشکال و تنظیمات برای ادوات ضروری میباشد. هر یک ادوات خاک ورز به هنگام کار با سرعت ثابت تحت تأثیر سه دسته نیروی اصلی قرار میگیرند که میبایست با هم در حال تعادل باشند این نیروها عبارتاند از وزن ادوات که در مرکز ثقل آنها عمل میکند.
نیروهای وارده بر ادوات از طرف خاک، نیروی بین ادوات و محرکه اصلی کهمعمولاً تراکتور میباشد، برای اندازهگیری این نیروها جهت بررسی آنهامعمولاً از دینامومتر استفاده میشود. - . - 5 دینامومترها به دو گروه اصلی شامل دینامومترهای مالبندی و دینامومترهای اتصال سهنقطه تقسیم میشوند.دینامومترهای اتصال سهنقطه خود به دو گروه تقسیم میشوند.
یک گروه آنهایی هستند که نیروسنجهامستقیماً بر روی بازوهای تراکتور نصب میشوند درحالیکه در گروه دیگر، نیروسنجها بر روی قاب و یا قابهایی که بین تراکتور و ادوات قرار میگیرد، نصب میگردند که به دینامومترهای اتصال سهنقطه نوع قابی معروف هستند. این نوع دینامومترها نیز توسط تعداد زیادی از محققین مورد بررسی قرار گرفتهاند 2 - و 3 و . - 4 دینامومتر موردبحث ما در این تحقیق از نوع اتصال سهنقطه نوع قابی هست که در کارگاه آموزشی دانشگاه محقق اردبیلی ساخته شد و هدف ما بررسی سیستم اندازهگیری این دینامومتر است.
مواد و روشها
واحد اندازهگیری نیروها و گشتاورها در این دینامومتر، شامل دو مبدل با ساختار هشتوجهی میباشد که توسط حلقه واسط با پیچ بهصورت عمود برهم به یکدیگر متصل میشوند که این مجموعه ازیکطرف به یک مبدل گشتاورسنج جهت اتصال به شاسی و از طرف دیگر به یک حلقه برای سوار کردن ادوات به دینامومتر پیچ میشوند.
معرفی دستگاه مبدل رینگهای حلقوی کشیده هشتوجهی
دستگاه مبدل رینگهای حلقوی کشیده برای اندازهگیری عکسالعمل خاک بر ادوات خاکورز و همچنین اندازهگیری نیروی کششی در ادوات کشاورزی بهکار میرود. این دستگاه میتواند کرنش و تنش های حاصل ازنیروهای افقی و عمودی و گشتاورهای وارد به ادوات را همزمان و بهطور مستقل اندازهگیری کند. رینگ حلقوی کشیده شامل یک قطعه ماشینکاری شده میباشد که با توجه به تنشهای اعمالشده به دستگاه از آلیاژ فولادی و آلومینیومی مناسب ساخته میشود. نمونههایی متفاوتی از این دستگاه ساخته شده، که از نظر ابعاد و جنس فلز بهکاررفته با هم متفاوت میباشند ولی در ساختمان تمام آنها دو حلقه گرد که با یک شکاف به یکدیگر مرتبط شدهاند مشاهده میشود. نمای شماتیک یک نمونه از این وسیله در شکل - 2 - به همراه ابعاد آن نشان داده شده است . - 1 -
مبدلهای حلقوی نیرو با ساختار هشتوجهی
تعدادی کرنشسنج بر روی این مبدل در نقاطی که ضخامت کمتری دارند نصب می شود و دستگاه را قادر میسازد که بتواند هر یک از نیروها و گشتاورهای اعمال شده بر روی ادوات را همزمان و به طور مستقل از هماندازه گیری نماید. به این نقاط، نقاط گره میگویند. برای اندازهگیری هر نیرو و گشتاور چهار عدد کرنشسنج بهطور مجزا در نقاط گره مربوطه قرار داده میشوند و بهصورت پل وتسون بسته میشوند و میزان نیرو با گشتاور را بهصورت مستقل به خروجی دستگاه میدهند.
خروجی دستگاه بهصورت میلی ولت میباشد که با استفاده از نمودارهای کالیبراسیون مربوطه به نیرو یا گشتاور تبدیل میشوند. برای تحلیل اجزای محدود دینامومتر اتصال سهنقطه موردنظر از نرمافزار - SolidWorks - استفاده کردیم، ابتدا در محیط طراحی این نرمافزار، دینامومتر را شبیهسازی کردیم و سپس به محیط تحلیل انتقال دادیم.
تعیین محل نصب کرنشسنجها بر روی مبدل رینگهای حلقوی کشیده هشتوجهی - نقاط گره - یکی از مهمترین نکات به هنگام طراحی این نوع مبدل آن است که، نقاط گره بهخوبی شناسایی شوند زیرا تعیین محل دقیق گرههای کرنشی و به تبع آن تعیین دقیق محل نصب کرنشسنجها موجب میگردد تا مبدل رینگهای حلقوی کشیده حساسیت عرضی کمی داشته باشد و خطاهای اندازهگیری کاهش یابد. - . - 6 بهمنظور معین نمودن موقعیت نصب کرنشسنجها بر روی هر کدام از مبدلها در این طرح، در محیط تحلیل نرمافزار Solidworks 2015 از سه جهت نیرو وارد کردیم و کرنشسنجها را در مناطقی که در آنها کرنش ایجاد شد، نصب کردیم.
نتایج و بحث
با توجه به شکل - 3 - یک زیرشکن تک خیش را که به شاسی دینامومتر وصل است شبیهسازی کردیم و نیروهای افقی و جانبی و عمودی را بهطور همزمان به خیش وارد کردیم و مشاهده شد که در موقعیتهایی که کرنش قابلتوجهی ایجاد میشود رنگ دستگاه بهصورت سبز و سبز مایل به زرد درمیآید و در شکل - - 4 تمام نقاطی که در آنها کرنش قابلتوجهی ایجادشده را مشاهده شود که به تعداد 28 تا عدد کرنشسنج بر روی دستگاه برای اندازهگیری کرنش نصب شد.
